水平井完井及開采配套技術(shù)資料

哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEPAGEII摘要水平井已經(jīng)成為遼河油區(qū)老油田挖潛和新區(qū)產(chǎn)能建設(shè)的重要技術(shù)手段，在薄層、層狀邊水、塊狀底水、裂縫等不同類型油藏開發(fā)中發(fā)揮了重要的作用，取得了一定的成效。然而隨著水平井規(guī)模應(yīng)用進(jìn)程的加快，制約水平井技術(shù)發(fā)展的問題已然顯現(xiàn)，如個(gè)別區(qū)塊（歡127塊）水平井出砂嚴(yán)重以及篩管損壞，導(dǎo)致油井無法正常生產(chǎn)；稠油熱采水平井受油層非均質(zhì)及周邊直井采出影響，造成水平段動(dòng)用不均；水平井下泵深度受限，舉升能力不夠；無法監(jiān)測(cè)注汽水平井水平段參數(shù)；多分支井缺乏有效的分合采工藝技術(shù)等。這些問題不僅是現(xiàn)有水平井技術(shù)應(yīng)用的難點(diǎn)，而且直接影響了水平井的部署、應(yīng)用，成為制約水平井開采的主要矛盾。目前國(guó)外對(duì)水平井、分支井開采工藝技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，國(guó)內(nèi)雖然在個(gè)別領(lǐng)域進(jìn)行了針對(duì)性的攻關(guān)，但在完井技術(shù)、分段注汽、多分支井熱注、不同壓力系統(tǒng)的多分支井分合采及水平段蒸汽參數(shù)測(cè)試及解釋方法研究等方面仍存在一定的局限性，甚至有些技術(shù)國(guó)內(nèi)還沒有涉足。通過對(duì)水平井、多分支井防砂完井技術(shù)研究、水平井舉升工藝技術(shù)研究、水平井分段注汽等水平井開采配套技術(shù)的研究，彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)外水平井完井及開采配套技術(shù)研究的空白，為遼河油田水平井開采技術(shù)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。關(guān)鍵詞：水平井；防砂完井；舉升；分段注汽；分采AbstractHorizontalwellshavebecomeanimportantmeansfortappingthepotentialofmaturefieldsandestablishingtheproductioncapacityofnewblocksinLiaoheOilfield,andtheyhaveplayedanimportantroleinthedevelopmentofdifferenttypesofreservoirs,suchasreservoirswiththinlayers,laminarreservoirswithedgewater,massivereservoirswithbottomwaterandfractures,etcandcertainachievementshavebeenobtained.However,withthedevelopmentoftheapplicationofhorizontalwells,problemslimitingitsdevelopmenthavebecomeobvious.Forexample,somehoirozntalwellsinsomeblocks(BlockHuan127)hadserioussandproductionproblemsanddamagedscreens,resultinginthattheoilwellscouldnotproducenormally.Heavyoilthermalrecoveryhorizontalwellswereaffectedbyreservoirheterogeneityandproductionfromsurroundingverticalwells,leadingtounevenproducinghorizontalsections.Pumpsettingdepthswerelimitedinsomehorizontalwells,leadingtoinsufficientliftingcapacity.Theparametersinthehorizontalsectionsofsteaminjectionhorizontalwellscouldnotbemonitored.Noeffectiveseparateproduction/commingledproductiontechnologieswereavailableformultilateralwells.Alltheseproblemswerethekeyonesintheapplicationofhorizontalwelltechnologiesandtheydirectlyaffectedthedeploymentandapplicationofhorizontalwells,becomingthekeyproblemslimitingthedevelopmentofhorizontalwells.Sofar,systematicresearchhasbeencarriedoutintermsofhorizontalwellandmultilateralwellrecoverytechnologiesinforeigncountries.InChina,althoughsomebreakthroughshavebeenmadeinsomeareas,limitationstillexistsinareassuchascompletiontechnology,separatelayersteaminjection,multilateralwellthermalinjection,separatelayerproductionorcommingledproductioninmultilateralwellswithdifferentpressuresystems,,weevenhaven’tstartedtheresearchinsomeareasinChina.Throughtheresearchofsomeproductionmatchingtechnologiesofhorizontalwells,suchassandcontrolcomplectiontechnologiesforhorizontalwellsandmultilateralwells,liftingtechnologiesforhorizontalwells,separatelayersteaminjectiontechnologiesforhorizontalwells,somegapsinthefieldofhorizontalcompletionandproductionmatchingtechnologieshavebeenfilled,providingstrongtechnicalsupportforthedevelopmentofhorizontalwellrecoverytechnologiesinLiaoheOilfield.Keywords:horizontalwell;sandcontrolcompletion;liftingl;separatelayersteaminjection;separatelayer哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEPAGE37目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第1章前言 1第2章水平井完井方式優(yōu)選及完井技術(shù)研究 32.1水平井完井方式 32.2影響水平井完井方式因素分析 42.3水平井完井方式優(yōu)選 52.4水平井產(chǎn)能預(yù)測(cè)與完井優(yōu)化軟件 72.5水平井篩管適應(yīng)性分析及防砂完井優(yōu)化技術(shù) 72.6水平井分段完井技術(shù) 152.7國(guó)外分段完井用封隔器調(diào)研 172.8本章小結(jié) 22第3章水平井舉升工藝技術(shù)研究 233.1水平井舉升技術(shù)完善研究與應(yīng)用 233.2管、桿柱配套工具研制 283.3本章小結(jié) 32結(jié)論 33參考文獻(xiàn) 34致謝 35第1章前言遼河油田自“八五”初期開始進(jìn)行水平井方面的研究和試驗(yàn)工作以來，經(jīng)過單水平井攻關(guān)試驗(yàn)、以斷塊為單元水平井開發(fā)和試驗(yàn)及規(guī)模應(yīng)用水平井技術(shù)提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度和油藏采收率等三個(gè)階段的發(fā)展，已由初期的開發(fā)塊狀油藏發(fā)展到目前邊水油藏、底水油藏、裂縫型油藏、薄油層油藏等多種類型油藏，開采的油品也由稠油發(fā)展到稀油與高凝油，開發(fā)方式采用常規(guī)、蒸汽吞吐及SAGD，并應(yīng)用于不同的開發(fā)階段即未動(dòng)用的難采儲(chǔ)量、開發(fā)中后期的老區(qū)挖潛、主力油藏邊部、曙一區(qū)超稠油水平井的整體開發(fā)等，水平井技術(shù)在不同類型油藏應(yīng)用見到了良好的效果。截止到2007年11月底，遼河油區(qū)共完鉆各類水平井482口,其中常規(guī)水平井432口,側(cè)鉆及分支水平井50口。隨著水平井應(yīng)用范圍不斷拓寬，應(yīng)用規(guī)模的逐步擴(kuò)大，水平井已成為遼河油田開發(fā)建設(shè)和增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要方式。然而近兩年來，由于水平井投產(chǎn)較為集中，產(chǎn)能建設(shè)壓力較大,客觀上帶來的后續(xù)工藝不配套不完善，及水平井應(yīng)用油藏類型日益增多，完井方式更為復(fù)雜，后續(xù)生產(chǎn)措施要求更高的問題，凸顯了水平井開采技術(shù)的滯后。尤其是前期投產(chǎn)的水平井在應(yīng)用中逐漸暴露出的一些問題，如防砂管柱破損出砂，水平段動(dòng)用不均，深層水平井泵掛加深的問題及邊底水油藏水竄，導(dǎo)致水平井水淹等，這些問題不解決將直接影響水平井的開發(fā)效果。目前遼河油田水平井在應(yīng)用過程中存在的主要問題是：（1）水平井大多用于稠油、特稠油以及超稠油的開采。由于稠油油藏以砂巖為主，成巖作用差，膠結(jié)疏松，原油密度大，粘度高，流動(dòng)性差，在開發(fā)過程中出砂十分普遍，特別是注汽熱采開發(fā)的稠油油藏，其出砂情況更為嚴(yán)重。在稠油區(qū)塊部署的水平井同樣存在嚴(yán)重的出砂情況，而相對(duì)單一的水平井完井方式為后續(xù)的采油、作業(yè)、增產(chǎn)措施等工藝技術(shù)的應(yīng)用帶來困難。（2）水平井注采工藝技術(shù)已不能很好地滿足熱采水平井生產(chǎn)需要。（3）因地質(zhì)因素、工程因素以及后期增產(chǎn)措施等因素造成的套管損壞及井身結(jié)構(gòu)破壞程度日益嚴(yán)重，目前還沒有完善的配套性技術(shù)，致使部分水平井因套損而被迫關(guān)井停產(chǎn)。這些問題不僅是現(xiàn)有水平井技術(shù)應(yīng)用的難點(diǎn)，而且將會(huì)影響水平井的部署、應(yīng)用，成為制約水平井開采的主要矛盾。為此，針對(duì)水平井暴露出來的實(shí)際問題，開展水平井完井方式優(yōu)選、水平井注采工藝技術(shù)、水平井負(fù)壓沖砂技術(shù)、水平井礫石充填防砂工藝技術(shù)及水平井找、堵水技術(shù)研究。通過科技攻關(guān)初步形成一套適合遼河油田水平井開采配套工藝技術(shù)，以滿足水平井正常生產(chǎn)需要，延長(zhǎng)水平井生產(chǎn)壽命，提高水平井開采效果。因此，通過水平井完井及開采配套工藝技術(shù)的研究，旨在以油藏地質(zhì)狀況和水平井的具體條件為基礎(chǔ)進(jìn)行完井方式優(yōu)選及礫石充填防砂完井技術(shù)研究，為后續(xù)措施技術(shù)的實(shí)施搭建橋梁、創(chuàng)造條件；其次，配套、完善水平井注采工藝技術(shù)，以充分發(fā)揮水平井注采工藝技術(shù)的潛力，提高水平段動(dòng)用程度，解決泵掛加深難的問題，提高水平井舉升能力。并初步配套水平井找、堵水技術(shù)，以解決水平井“水患”的難題，進(jìn)而滿足現(xiàn)場(chǎng)水平井堵水的需要。最后，形成有效的水平井負(fù)壓沖砂技術(shù)，以解決水平井段沉砂的攪動(dòng)及懸浮、井底砂的水平運(yùn)移、低地層壓力水平井沖砂液回灌地層等問題。

第2章水平井完井方式優(yōu)選及完井技術(shù)研究2.1水平井完井方式目前國(guó)內(nèi)外水平井完井方式主要有裸眼完井、篩管完井、射孔完井、礫石充填完井、管外封隔器完井等方式，國(guó)內(nèi)外水平井完井方式及其工藝特點(diǎn)和適用油藏情況見表2-1。表2-1國(guó)內(nèi)外水平井完井方式統(tǒng)計(jì)表完井方式工藝特點(diǎn)適用油藏裸眼完井優(yōu)點(diǎn)：完井工藝簡(jiǎn)單，成本低。缺點(diǎn)：容易引起氣、水竄流修井，測(cè)井困難，無法進(jìn)行油層改造主要用于巖性致密碳酸鹽等堅(jiān)硬不坍塌地層。篩管完井優(yōu)點(diǎn)：完井方式簡(jiǎn)單，具有防砂功能。缺點(diǎn)：難以進(jìn)行壓裂、機(jī)械堵水等增產(chǎn)措施，對(duì)油層保護(hù)要求條件高。適用于疏松砂巖地層射孔完井優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)分段射孔投產(chǎn)，防止氣、水竄流，便于修井作業(yè)及增產(chǎn)措施。缺點(diǎn)：鉆完井成本較高，固井時(shí)上部易形成游離水。適用于有邊底水油藏以及后期挖潛含水油藏。礫石充填完井優(yōu)點(diǎn)：完井時(shí)實(shí)現(xiàn)地層深部防砂，防砂效果好有效期長(zhǎng)。缺點(diǎn)：一次性投入大，施工復(fù)雜。適用于海上油井和易出細(xì)分砂稠油油藏。管外封隔器完井優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)水平段分隔，便于增產(chǎn)措施和生產(chǎn)控制。缺點(diǎn)：完井工藝復(fù)雜，施工風(fēng)險(xiǎn)大。適用于注水開發(fā)后期油藏以及油水關(guān)系復(fù)雜的油藏。表2-2三種完井方式之間的對(duì)比完井方式應(yīng)用油田油藏類型套管或尾管固井射孔完井勝利油田、塔里木油田、新疆油田、大港油藏、大慶油田、長(zhǎng)慶油田、遼河油藏、吉林油田稠油油藏、中高含水油藏、薄互層油藏、凝析氣藏、斷塊油藏、低滲透油藏割縫襯管（篩管）完井遼河油田、勝利油田、塔里木油田、新疆油田稠油油藏、底水油藏、裂縫油藏其余（包括裸眼完井、金屬棉、礫石充填完井等）勝利油田、塔里木油田、新疆油田、南海油田、遼河油田裂縫油藏、稠油油藏目前國(guó)內(nèi)水平井采用裸眼完井、套管或尾管固井射孔完井、鉆孔或割縫襯管（篩管）完井、帶管外封隔器的割縫管完井和礫石充填完井等完井方式，其中射孔完井最多，占總數(shù)的69%，其次是割縫篩管完井，所占比例為27%，其余占4%（見表2-2）。與目前國(guó)內(nèi)外水平井使用的完井方式相比，遼河油田水平井以篩管、打孔襯管、射孔三種完井方式為主。2.2影響水平井完井方式因素分析水平井完井工作包括多種工藝過程且受許多因素影響和制約，水平井完井方法正確與否會(huì)影響到一口井的產(chǎn)量和壽命。理想的完井應(yīng)使油流能最有效地流到地面，同時(shí)使建井成本和操作費(fèi)用降到最低。完井方式選擇主要受三個(gè)方面因素影響：油藏地質(zhì)因素、經(jīng)濟(jì)因素、完井及采油工藝技術(shù)對(duì)鉆井技術(shù)的適應(yīng)性因素。2.2.1油藏地質(zhì)因素儲(chǔ)層的類型及其均質(zhì)程度，特別是巖石的粒度組成，井底附近地帶巖層的穩(wěn)定性，產(chǎn)層附近有無高壓層、底水或氣頂，產(chǎn)層滲透性等，不僅影響選用完井方式如裸眼完井、射孔完井、篩管完井、管外封隔器完井、礫石充填完井等的主要因素，而且是確定其具體完井管柱結(jié)構(gòu)形式的主要因素。一般來講，完井方式應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)層類型進(jìn)行選擇，即儲(chǔ)層類型不同，完井方式也不盡相同。在一些均質(zhì)的較穩(wěn)定的油氣藏中鉆水平井，一般不需要再采用增產(chǎn)措施的，不需要層位封隔或分段完井，可選用固井或篩管完井。對(duì)于某些非均質(zhì)油氣藏條件下水平井可能要求采用分段完井或?qū)游环飧舻韧昃绞健６芽p性油氣藏的水平井一般不需要采取增產(chǎn)措施，但有時(shí)由于鉆井過程污染和損害了天然裂縫或者各個(gè)鉆穿的天然裂縫滲透率差異大等原因，也需要采用分段封隔完井。因此，完井是水平井作業(yè)鏈的中間關(guān)鍵環(huán)節(jié)，與其前后的各項(xiàng)作業(yè)相互關(guān)聯(lián)和相互制約。2.2.2經(jīng)濟(jì)因素合理選擇水平井的完井方式具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。水平井的完井方案合理與否又關(guān)系到油氣井從投產(chǎn)到報(bào)廢（或關(guān)井停產(chǎn)）的全部生產(chǎn)過程中的投入資金回報(bào)率的大小。應(yīng)以水平井全部生產(chǎn)過程中獲取最大資金回報(bào)為最終目標(biāo)合理選擇完井方案。不應(yīng)以單純依據(jù)某種方案的完井（作業(yè)）費(fèi)用高低為標(biāo)準(zhǔn)選擇完井完井方式。應(yīng)以油氣井全部生產(chǎn)過程的累計(jì)產(chǎn)值與包括鉆井、測(cè)井、完井、試井、生產(chǎn)和增產(chǎn)措施及修井等作業(yè)費(fèi)用總和附加利息等總成本之比值最大為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。2.2.3完井及采油工藝技術(shù)對(duì)鉆井技術(shù)的適應(yīng)性因素由于水平井技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，不但要研究油藏工程、鉆井、完井和采油作業(yè)等單項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，更重要的是研究各技術(shù)之間的配合和適應(yīng)性。因此必須強(qiáng)調(diào)各個(gè)環(huán)節(jié)之間的密切配合，在鉆井設(shè)計(jì)之前，就要考慮到井網(wǎng)布置、測(cè)井、完井、采油和修井作業(yè)等工藝的實(shí)施。否則，將會(huì)給水平井后期工作造成許多困難，難以達(dá)到預(yù)期的開發(fā)效果。因此，進(jìn)行采油工藝對(duì)井身結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性研究，就是在鉆井設(shè)計(jì)之前先從采油工藝及油層保護(hù)的角度如下泵深度、采液速度等對(duì)井眼軌跡的設(shè)計(jì)提出要求；在設(shè)計(jì)造斜點(diǎn)、曲率半徑及井身結(jié)構(gòu)時(shí)既要考慮到鉆井的要求，又要考慮到完井管柱及井下工具的下入、泵掛深度等。只有從完井、采油和油層保護(hù)的角度提出對(duì)鉆井工程的要求，才能保證水平井的實(shí)施效果。2.3水平井完井方式優(yōu)選科學(xué)合理的水平井完井技術(shù)是水平井開采技術(shù)的關(guān)鍵之一，這對(duì)使水平井獲得高產(chǎn)，延長(zhǎng)油井壽命具有極其重要的作用。遼河油田地質(zhì)條件復(fù)雜，油藏類型多樣，又經(jīng)過二十多年的開發(fā)，許多區(qū)塊油水關(guān)系更為復(fù)雜。因此，要保護(hù)好油氣藏，提高水平井的產(chǎn)能，提高區(qū)塊采收率，必須根據(jù)油氣藏條件和儲(chǔ)層井眼狀況優(yōu)化完井方式。水平井完井方式選擇是否得當(dāng)，直接關(guān)系到今后開發(fā)開采的全過程能否順利進(jìn)行。2.3.1水平井完井方式優(yōu)選應(yīng)考慮的因素（1）產(chǎn)層結(jié)構(gòu)類型產(chǎn)層結(jié)構(gòu)類型大致可分為以礫間孔隙為主要儲(chǔ)集空間和滲流通道的孔隙型產(chǎn)層；以微裂縫為主要儲(chǔ)集空間或滲流通道的裂縫型產(chǎn)層。（2）產(chǎn)層巖石的堅(jiān)固程度若產(chǎn)層巖石堅(jiān)固，可采用非防砂型完井；反之若巖石疏松，則必須考慮防砂型完井。（3）生產(chǎn)過程中井眼的穩(wěn)定性如果巖石是堅(jiān)固的，同時(shí)井眼又是穩(wěn)定的，可以考慮裸眼完井；否則應(yīng)考慮具有對(duì)井壁起支撐作用的完井方式。（4）是否鉆遇單一產(chǎn)層只有在鉆遇單一產(chǎn)層的情況下，才能根據(jù)其它各因素選擇最合適的完井方式；鉆遇多層時(shí)，只能選擇能夠分隔層段的完井方式。（5）是否需要實(shí)施水力壓裂如果產(chǎn)層滲透率低，需要進(jìn)行水力壓裂改造，則應(yīng)選擇下套管注水泥的射孔完井方式。（6）有無底水、氣頂以及地層橫向非均質(zhì)程度（7）是否需要進(jìn)行生產(chǎn)控制、生產(chǎn)測(cè)井、酸化作業(yè)及轉(zhuǎn)注（8）是否要進(jìn)行熱采2.3.2熱采水平井完井方式優(yōu)選遼河油田稠油油藏埋藏淺，上覆巖石的壓實(shí)作用弱，儲(chǔ)層松散（大多數(shù)儲(chǔ)層屬于高孔隙、高滲透、弱膠結(jié)性孔隙型儲(chǔ)層），僅具有正常地層壓力或低地層壓力，開采時(shí)有不同程度的出砂，加之該類油藏原油性質(zhì)比較稠，必須注蒸汽熱采，而蒸汽和熱水對(duì)膠結(jié)物的溶解與軟化、沖刷作用，加劇了油層的出砂，因此一般采用篩管完井。對(duì)于砂巖粒度中值大于0.2mm、分選比較均勻的油藏采用割縫篩管完井，對(duì)于粒度中值小于0.2mm的油藏采用彈性篩管完井。2.3.3常規(guī)水平井完井方式優(yōu)選由于水平井技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它包括油藏工程、鉆井、完井、采油以及修井作業(yè)等多個(gè)環(huán)節(jié)。在進(jìn)行鉆井、完井設(shè)計(jì)的初期，就要考慮到后期的修井和增產(chǎn)作業(yè)等環(huán)節(jié)，各個(gè)環(huán)節(jié)之間只有密切配合、相互協(xié)調(diào)，才能充分發(fā)揮水平井的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，達(dá)到最好的應(yīng)用效果。否則，將會(huì)影響水平井的實(shí)施效果。完井方式的選擇主要是針對(duì)單井而言，雖然單井屬于同一油藏類型，但其所處地理位置不同，所選定的完井方式也不盡相同。2.3.3.1天然裂縫性油藏由于儲(chǔ)層以碳酸鹽巖或灰?guī)r為主，巖性致密，對(duì)于這類油藏以裸眼完井為主。2.3.3.2沙河街組的砂巖油藏由于砂體膠結(jié)程度好，不易出砂，以打孔襯管和割縫篩管完井為主。2.3.3.3邊底水油藏或注水后期開發(fā)的油藏如果油藏水淹嚴(yán)重，油水關(guān)系復(fù)雜，而井眼軌跡要穿越水層，為防止目的層與非生產(chǎn)層（水層）互竄，則要采用套管外膨脹式封隔器完井、固井射孔完井，以防水平井生產(chǎn)過程中，某一層或某一段水淹，可以實(shí)施卡堵水作業(yè)。2.3.3.4低滲透油藏由于產(chǎn)層滲透率低，必須進(jìn)行壓裂改造才可能具有經(jīng)濟(jì)產(chǎn)能，因此需要采用射孔—壓裂一體管柱方式完井。2.4水平井產(chǎn)能預(yù)測(cè)與完井優(yōu)化軟件水平井產(chǎn)能預(yù)測(cè)與完井優(yōu)化軟件是針對(duì)于水平井開發(fā)技術(shù)的模擬軟件，對(duì)水平井開發(fā)具有指導(dǎo)意思。它是通過數(shù)值模擬技術(shù)與油氣藏開發(fā)理論相互結(jié)合，直觀的預(yù)測(cè)非常規(guī)井的開發(fā)和應(yīng)用。2.5水平井篩管適應(yīng)性分析及防砂完井優(yōu)化技術(shù)目前遼河油田的水平井在生產(chǎn)過程中暴露出了一些問題，主要有水淹、出砂、套變、套損、低產(chǎn)等，這些問題嚴(yán)重影響了水平井的開發(fā)效果，同時(shí)對(duì)存在問題區(qū)塊今后繼續(xù)部署水平井也提出了新的要求。如何能夠避免水平井水淹，如何能夠避免水平井出砂，如何能夠避免水平井套變、套損，這些問題都需要我們加以研究。因篩管完井具有投資少、見效快、施工簡(jiǎn)便的特點(diǎn)在遼河油田得到廣泛的應(yīng)用，篩管完井的優(yōu)點(diǎn)：（1）篩管完井保護(hù)地層砂巖骨架，主動(dòng)控制出砂規(guī)模，防止地層虧空、坍塌。（2）比射孔完井完善程度高，生產(chǎn)壓差和流阻小，可提高產(chǎn)量20%～30%。（3）施工成本低，減少地層傷害，節(jié)約投資。完井方式一如圖2-3，該種完井方式是一開后固井，二開至水平段后9"套管固井，然后三開水平段。水平段下入Φ177.8mmTBS防砂篩管，上部連接Φ177.8mm套管，在穩(wěn)斜段連接懸掛器，再連接套管至井口。投球打壓使懸掛器丟手坐封完井。對(duì)于特稠油、超稠油油藏，建議采取9"井眼完井①由于油藏厚度大，水平井開采后期，可在原直井眼基礎(chǔ)上側(cè)鉆上、下水平井進(jìn)行挖潛，側(cè)鉆井眼尺寸可滿足作業(yè)要求（7"）；②原水平段篩管防砂效果失效后，可采取篩管內(nèi)下入新的防砂篩管的辦法進(jìn)行補(bǔ)救，并保證井眼尺寸滿足作業(yè)管柱的需要；③下注汽管柱及沖砂作業(yè)時(shí)，大井眼尺寸可實(shí)現(xiàn)安全起下；④9"完井與7"完井這兩種完井結(jié)構(gòu)的鉆完井費(fèi)用相差不大（只增加一項(xiàng)管材重量）。完井方式二如圖2-4，該種完井方式是一開后固井，二開到底，水平段下入Φ177.8mmTBS防砂篩管，上部連接管外封隔器和盲板，再連接Φ177.8mm套管至井口，然后固井，同時(shí)使封隔器密封，鉆穿盲板后完井。對(duì)于薄層稠油油藏與稀油砂巖油藏，建議采取7"通徑井眼完井,薄層稠油油藏采用7"技術(shù)套管+7"防砂篩管方式，稀油砂巖油藏采用7"技術(shù)套管射孔完井。完井方式三如圖2-3，該種方式基本上同方式（2），不同的是用水泥傘替代管外封隔器。圖2-1水平井篩管完井方式（1）圖2-2水平井篩管完井方式（2）圖2-3水平井篩管完井方式（3） 三種完井方式比較：完井方式（1）工序多，施工復(fù)雜；完井方式2和完井方式（3）工序少施工簡(jiǎn)單；完井方式3同完井方式2相比，用水泥傘替代封隔器更為簡(jiǎn)便和節(jié)省費(fèi)用。2.5.1篩管完井研究2.5.1.1金屬棉篩管防砂完井技術(shù)金屬棉篩管是遼河油田1993年研制的一種防砂篩管，它是由基管、保護(hù)管、防砂材料和固定裝置組成（見圖2-4），防砂材料采用不粘結(jié)不銹鋼纖維制成，當(dāng)大量纖維堆積在一起后，纖維之間就會(huì)形成若干細(xì)小的縫隙，實(shí)現(xiàn)擋砂滲油功能。金屬棉篩管防砂完井技術(shù)在遼河油田水平井上應(yīng)用20余井次，其中單水平井應(yīng)用了5井次，主要應(yīng)用于在7"直井基礎(chǔ)上側(cè)鉆水平井的防砂完井。單水平井采用的篩管外徑175mm，內(nèi)徑122.96mm，從7"直井基礎(chǔ)上側(cè)鉆水平井防砂完井采用的篩管外徑133mm，內(nèi)徑88.6mm。這種篩管防砂完井后井眼尺寸小，不利于注汽熱采、采油生產(chǎn)和后期作業(yè)。它的防砂材料不均勻，防砂效果不容易控制，金屬纖維容易堵塞，防砂后可能對(duì)水平井的產(chǎn)量造成影響。水平井經(jīng)過多輪注汽后，金屬棉材料容易發(fā)生局部損壞而失去防砂作用。例如錦612-平1井，采用金屬棉篩管防砂完井，開井后生產(chǎn)57天出砂關(guān)井。圖2-4金屬棉結(jié)構(gòu)篩管結(jié)構(gòu)示意圖2.5.1.2TBS篩管防砂完井技術(shù)TBS篩管是1994年遼河油田研制的一種篩管，它是以打孔鋼管為基管，在高溫高壓條件下，將金屬纖維過濾單元燒結(jié)在基管上，從而形成立體網(wǎng)狀濾砂結(jié)構(gòu)（見圖2-5）。采用集內(nèi)管、外管及防砂過濾層三者為一體的整體結(jié)構(gòu)，防砂元件及管體是經(jīng)高溫、高壓燒結(jié)而成，防砂材料是選用抗腐蝕能力強(qiáng)的不銹鋼金屬纖維制成，金屬纖維能使原油及小于0.08mm的細(xì)粉砂通過，并隨油流經(jīng)抽油泵排出井筒；大于0.08mm粗砂被阻擋在篩管外，形成初級(jí)過濾砂橋。圖2-5整體燒結(jié)構(gòu)篩管示意圖TBS篩管防砂完井技術(shù)在遼河油田水平井上應(yīng)用8井次，全部是單水平井，采用的篩管外徑168mm，內(nèi)徑140mm，內(nèi)徑雖然比金屬棉篩管大，但其完井后同樣存在臺(tái)階和縮徑，不利于注汽熱采、采油生產(chǎn)和后期作業(yè)。常規(guī)TBS篩管用于單一水平井完井的局限性在于：鑲嵌在套管本體上的過濾單元，在通過水平井的彎曲段時(shí)易脫落，此外，注汽或使用化學(xué)藥劑都易造成濾網(wǎng)脫落，導(dǎo)致水平段出砂。2.5.1.3割縫篩管防砂完井技術(shù)割縫篩管是利用在管體上加工出一定寬度的細(xì)縫，將地層流體中攜帶的顆粒較大的砂粒阻擋在管體之外實(shí)現(xiàn)擋砂滲油功能的一種防砂工具（見圖2-6）。割縫篩管防砂完井技術(shù)在各種防砂工藝中使用歷史最悠久、最經(jīng)濟(jì)、適用性比較廣泛。并且這種管體還可以作為繞絲篩管或其它防砂管柱的芯管。割縫襯管的管、縫同體，允許適當(dāng)?shù)膹澢?，較大直徑，允許大外徑的作業(yè)工具進(jìn)入井眼，比較適合于水平井的完井，但其受油井產(chǎn)量、篩管強(qiáng)度和割縫寬度等的限制，防砂完井具有一定的適應(yīng)性，主要適用于砂巖粒度中值較大，分選比較均勻的水平井防砂完井。割縫篩管由于割縫的影響,強(qiáng)度不夠高,生產(chǎn)后期有套變和出砂問題圖2-6割縫篩管示意圖這種水平井防砂完井工具在稀油、稠油和超稠油油藏都有應(yīng)用，截止到2005年底有80多口單水平井采用。2.5.1.4彈性篩管防砂完井技術(shù)彈性篩管是在TBS篩管基礎(chǔ)上改進(jìn)研制的，它選用按一定幾何尺寸布孔的7"套管作為基管，將由過濾罩、篩網(wǎng)、彈性金屬纖維、帶孔擋板共同構(gòu)成的過濾單元體，通過內(nèi)焊在孔眼內(nèi)的凸臺(tái)上，并外焊使過濾單元體與篩管本體牢固地連接在一起。它的防砂粒徑可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠防住較細(xì)的地層砂，保證其具有較好的防砂質(zhì)量，其應(yīng)用前景十分廣闊。截止到2007年11月份已經(jīng)在遼河油田的單水平井中應(yīng)用42井次，累計(jì)篩管用量8648m，防砂有效率100%。主要應(yīng)用在冷家洼60斷塊、歡喜嶺采油廠127塊、曙光采油廠杜212塊等地層砂粒度中值較細(xì)的區(qū)塊。2.5.2遼河油田水平井篩管完井存在問題（1）水平井的完井方式單一，完井方式與油藏適應(yīng)性不強(qiáng)。國(guó)外射孔完井、裸眼完井、篩管完井、管外封隔器完井、礫石充填完井并行，而遼河油田由于受工藝和其他技術(shù)方面的影響，在實(shí)際操作中往往偏重于工藝的熟練程度，而對(duì)完井方式與油藏適應(yīng)性考慮不夠，絕大多數(shù)還采用篩管完井，這種完井方式占總井?dāng)?shù)的80%以上。單一的完井方式不利于復(fù)雜油氣藏提高產(chǎn)能和采收率。（2）篩管完井方式中，目前只能采用全井段篩管完井，而不能實(shí)現(xiàn)1次管柱分層（段）篩管完井。（3）水平井的地層流入動(dòng)態(tài)、產(chǎn)能預(yù)測(cè)、生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)有待于進(jìn)一步研究和完善。同時(shí)還存在著完井井段與產(chǎn)能的優(yōu)化不好，往往井段多長(zhǎng)篩管就下多少，造成浪費(fèi)和后期無法實(shí)施增產(chǎn)措施的后果。（4）水平井的防砂方式單一。目前國(guó)內(nèi)勝利油田多采用射孔后管內(nèi)懸掛濾砂管防砂，而遼河油田多采用篩管先期防砂完井方式，而國(guó)外多采用水平井裸眼礫石充填或管內(nèi)礫石充填防砂，其防砂效果好，工作壽命長(zhǎng)。但是目前國(guó)內(nèi)在這方面技術(shù)還不成熟。（5）水平井在不同的井段粒度中值可能差別較大，目前水平井先期防砂完井時(shí)，防砂粒度的設(shè)計(jì)一般根據(jù)區(qū)塊地層巖石的平均粒度中值、臨井出砂的粒度中值或者是水平井導(dǎo)眼鉆出的巖樣的分析值進(jìn)行的，這樣設(shè)計(jì)的篩管防砂參數(shù)與實(shí)際需要防的砂之間就會(huì)出現(xiàn)誤差，這樣進(jìn)行防砂施工其效果就可能不好。建議建立合理的水平井水平段砂樣取樣分析制度，并進(jìn)行相應(yīng)的研究，為水平井防砂提供直接的最為接近的第一手資料。（6）目前水平井存在鉆井完井與采油脫節(jié)的狀況，建議加強(qiáng)采油工藝對(duì)鉆井完井的適應(yīng)性研究。在完成油藏地質(zhì)設(shè)計(jì)后，進(jìn)行鉆井工程設(shè)計(jì)前先進(jìn)行完井工程、采油工程和油層保護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)，從完井、采油和油層保護(hù)的角度提出對(duì)鉆井工程的要求，如防砂方式、采油方式、下泵深度、采液速度、后期作業(yè)等對(duì)井眼軌跡的設(shè)計(jì)提出要求。在設(shè)計(jì)造斜點(diǎn)、曲率半徑及井身結(jié)構(gòu)時(shí)，既要考慮到鉆井的要求又要考慮到完井管柱及后期井下工具的下入、泵掛深度等，從而保證水平井的實(shí)施效果。對(duì)各類油藏，鉆井過程中都會(huì)造成一定程度的油層污染，因此無論采用何種完井方式，都要重視油層保護(hù)及進(jìn)行污染解除措施的實(shí)施，以提高水平井的產(chǎn)能。2.5.3下一步水平井防砂完井優(yōu)化與建議目前國(guó)內(nèi)外水平井常用的完井方法有5種：裸眼完井、鉆孔套管/篩管完井、帶管外封隔器的鉆孔套管/篩管完井、固井射孔完井和礫石充填防砂完井。在確定完井方式時(shí)主要考慮以下方面的地質(zhì)因素：地質(zhì)構(gòu)造、儲(chǔ)層性質(zhì)、儲(chǔ)層厚度、鉆井目的、水平井的類型、鉆井工藝及能力、測(cè)井方法及能力、完井技術(shù)及能力、防砂工藝及能力、人工舉升方法和能力、井下作業(yè)方法和能力、油層污染及解除辦法、增產(chǎn)措施、經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)等等。遼河油田地質(zhì)條件復(fù)雜，油藏類型多樣，又經(jīng)過幾十年的開發(fā)，許多區(qū)塊油水關(guān)系更為復(fù)雜，再加上水平井大規(guī)模應(yīng)用時(shí)間短，許多配套措施落后于水平井鉆井技術(shù)的發(fā)展。因此，要保護(hù)好油氣藏，提高水平驚的產(chǎn)能，提高區(qū)塊采收率，必須根據(jù)油氣藏條件和工藝狀況選擇完井方式，針對(duì)不同的油藏類型采用不同的完井方式。2.5.3.1嚴(yán)重出砂區(qū)塊水平井完井出砂較嚴(yán)重的區(qū)塊完井時(shí)必須考慮防砂完井。針對(duì)這樣的區(qū)塊應(yīng)采取水平井彈性篩管先期完井防砂技術(shù)完井，如果距離油水界面較近或者被水淹的可能性較大，可以采用管外封隔器的彈性篩管分段完井技術(shù)。帶管外封隔器的鉆孔套管/篩管完井技術(shù)是將管外封隔器技術(shù)與鉆孔套管/篩管完井及井眼清洗技術(shù)結(jié)合在一起。該技術(shù)可用于造斜段需要卡封水層或氣層，而對(duì)于水平段油層非均質(zhì)嚴(yán)重或水平段穿越多個(gè)層系的，可利用套管外封隔器進(jìn)行多層卡封，實(shí)現(xiàn)合采或分采。2.5.3.2地層砂礫徑較細(xì)區(qū)塊水平井完井如果地層砂非常的細(xì)，粒度中值在0.1mm附近的區(qū)塊部署水平井，應(yīng)采用水平井礫石充填防砂技術(shù)或先進(jìn)的水平井篩管防砂技術(shù)。2.5.3.3低滲透油藏水平井完井低滲透天然裂縫性油藏，儲(chǔ)層以碳酸巖或灰?guī)r為主，巖性致密。對(duì)于這種類型的油藏采用裸眼完井。如果考慮井壁支撐,應(yīng)采用打孔襯管完井，若存在邊底水，應(yīng)采用打孔襯管和管外封隔器配合實(shí)現(xiàn)分層段完井。對(duì)于可能出砂的低滲透油藏，如果不用實(shí)施壓裂酸化措施，可以采用篩管完井，篩管可以根據(jù)地層砂粒度中值粗細(xì)進(jìn)行優(yōu)選。如果需要壓裂酸化措施，可采用套管固井射孔完井，射孔后實(shí)施壓裂酸化措施，實(shí)施后再采取管內(nèi)篩管防砂技術(shù)。2.5.3.4邊底水油藏水平井完井注水開發(fā)的油田，存在邊底水或夾層水的油藏，油水關(guān)系復(fù)雜，為防止目的層與非產(chǎn)水層互竄，應(yīng)采用套管外膨脹式封隔器完井或造斜段局部注水泥完井。如果存在邊底水，并且油井出砂程度一般，而且已部署的水平井已經(jīng)存在水淹的情況，應(yīng)采用固井射孔完井。如果油藏存在邊底水，并且油井出砂程度比較嚴(yán)重，在開發(fā)過程中，出砂的影響遠(yuǎn)大于水的影響，其完井方式可以參照嚴(yán)重出砂區(qū)塊水平井的完井方式。2.5.3.5分支水平井完井分支水平井作業(yè)的最大技術(shù)難度在于對(duì)主干井眼與各支井眼交匯處的處理，因此在分支井眼密封、層間分隔、井眼重進(jìn)、套管懸掛、完井措施及完井工具設(shè)備等方面都存在一系列的難題。目前勝利油田已經(jīng)研制出適合第III類和第IV類完井方式的的多種完井技術(shù)和配套工具，而遼河油田分支水平井完井還需進(jìn)一步攻關(guān)和研究。2.5.4具體區(qū)塊水平井完井方式水平井的完井方式要綜合考慮地質(zhì)、鉆井、采油等多方面的意見進(jìn)行設(shè)計(jì)，我們只能通過以往防砂的經(jīng)驗(yàn)和目前掌握的資料進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)，具體建議如下：（1）薄層、邊際油藏區(qū)塊對(duì)于薄層、邊際油藏中的錦45-32-18（稠油）、錦45-17-30（稠油）、錦16（稠油）、曙4區(qū)（稀油）、洼60S1+2（稠油）等區(qū)塊由于地層砂粒度中值比較細(xì)，并且直井出砂也比較嚴(yán)重，已經(jīng)部署的水平井也存在出砂情況，建議采用水平井彈性篩管防砂完井。對(duì)于錦8-33-33（稠油）、曙1-27-454（稠油）、洼38（稠油）、歡60（稠油邊際）、杜212S4（稠油）區(qū)塊，由于出砂程度弱于以上區(qū)塊，建議采取水平井V縫篩管防砂技術(shù)進(jìn)行防砂完井。其中錦8-33-33（稠油）、錦45-32-18（稠油）、錦45-17-30（稠油）、錦16（稠油）、曙1-27-454（稠油）、洼38（稠油）、歡60（稠油邊際）、洼60S1+2（稠油）建議設(shè)計(jì)防砂粒度中值為0.2mm；曙4區(qū)（稀油）設(shè)計(jì)防砂粒度中值為0.15mm；杜212S4（稠油）設(shè)計(jì)防砂粒度中值為0.25mm。對(duì)于錦2-11-9（稀油）、歡2-46-041（稀油）、齊2-16-12（稀油）、杜813塊（超稠油）由于地層砂粒度中值較大，可以采用割縫篩管進(jìn)行防砂，防砂粒徑可以設(shè)計(jì)為0.3mm～0.35mm，如果要提高篩管的抗外擠強(qiáng)度，可以采用割縫長(zhǎng)度45mm、縫間距45mm，周向40道縫的割縫篩管。（2）挖潛區(qū)塊對(duì)于歡2-23-9（邊水、稀油）、歡2-14-16（厚層、稀油）、歐31（厚層、稀油）、牛18（厚層、稀油）、靜17（厚層、稀油）這些稀油區(qū)塊，一般不采用熱力采油，對(duì)割縫篩管強(qiáng)度降低的影響較小，可以采用割縫篩管進(jìn)行防砂，防砂粒徑根據(jù)具體的區(qū)塊情況設(shè)計(jì)。對(duì)于曙1-6-12（厚層、稠油）、曙1-38-32（厚層、稠油）、錦612S3（邊水、稠油）稠油油藏建議采用彈性篩管或V縫篩管進(jìn)行防砂，防砂粒徑設(shè)計(jì)0.2mm～0.25mm。（3）注水區(qū)塊對(duì)于歡161（邊水、稀油）、高246（底水、稠油）、沈257S4（厚層、稀油）建議采用固井射孔完井或者是管外封隔器+篩管的分層段完井方式。（4）低滲區(qū)塊對(duì)于錦307（稀油）、歡160（稀油）、興北（稀油）、廟7（稠油）、包1（稀油）、冷35（稀油）、冷10（稀油）、冷95（稀油）建議采用打孔襯管進(jìn)行防砂。（5）特殊巖性區(qū)塊對(duì)于興古7（稀油）、邊臺(tái)（稀油）、沈257Pt（稀油）、小33-35S3（稀油）建議采用打孔襯管進(jìn)行防砂。對(duì)于高一區(qū)（稠油）區(qū)塊建議采取V縫篩管進(jìn)行防砂。（6）SAGD區(qū)塊對(duì)于杜84塊S1+2（厚層超稠油）、杜84塊S3上（厚層超稠油）、杜84館陶（厚層超稠油）建議采用割縫篩管進(jìn)行防砂，防砂粒徑可以設(shè)計(jì)為0.3mm～0.4mm，如果要提高篩管的抗外擠強(qiáng)度，可以采用割縫長(zhǎng)度45mm、縫間距45mm，周向40道縫的割縫篩管。（7）其它區(qū)塊對(duì)于二次開發(fā)的歡127（邊水、稠油）、新海27（底水、稠油）、茨13（邊底水、稠油）、杜229（厚層超稠油）、洼38（厚層稠油）和新區(qū)高效開發(fā)的杜212S1＋2（厚層超稠油）等區(qū)塊由于地層砂粒度中值比較細(xì)，并且直井出砂也比較嚴(yán)重，已經(jīng)部署的水平井也存在出砂情況，建議采用水平井彈性篩管或V縫篩管防砂完井。具體防砂粒徑根據(jù)具體的區(qū)塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于深度開發(fā)的冷41（底水、稠油）建議采用固井射孔完井方式、對(duì)于冷42（厚層稠油）、冷43（S1+2）（厚層稠油）建議采用割縫篩管進(jìn)行防砂，防砂粒徑可以設(shè)計(jì)為0.3mm～0.35mm，如果要提高篩管的抗外擠強(qiáng)度，可以采用割縫長(zhǎng)度45mm、縫間距45mm，周向40道縫的割縫篩管。1.6水平井分段完井技術(shù)水平井隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展和對(duì)油藏認(rèn)識(shí)的提高，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各類油藏。隨著水平井實(shí)施規(guī)模的擴(kuò)大，水平井部署與實(shí)施目標(biāo)將會(huì)越來越復(fù)雜，對(duì)各項(xiàng)技術(shù)的依賴程度也會(huì)越來越高。水平井鉆井技術(shù)的成熟應(yīng)用，地質(zhì)優(yōu)化設(shè)計(jì)和井眼軌跡的跟蹤調(diào)整，完井設(shè)計(jì)的優(yōu)化、合理工作制度、穩(wěn)油控水措施以及多學(xué)科協(xié)同管理是應(yīng)用水平井技術(shù)轉(zhuǎn)換稠油開發(fā)方式成功的必要條件。目前國(guó)外水平井完井主要采用裸眼完井，適合于碳酸巖鹽等堅(jiān)硬不坍塌地層；割縫襯管完井、帶管外封隔器的割縫襯管完井適應(yīng)于水平段油層非均質(zhì)性嚴(yán)重或水平段穿越多個(gè)層系；射孔完井有利于避開夾層水、底水、氣頂，可實(shí)施水平段分段射孔、試油注采和選擇性增產(chǎn)措施，能將層段分隔開，對(duì)于高壓油氣水層、低壓易漏失層能較好的控制曾段之間的竄通。在熱采水平井采用提拉預(yù)應(yīng)力固井，水泥反至井口，但要求較高的固井質(zhì)量和較高的射孔操作技術(shù)；礫石充填完井由于其工藝的復(fù)雜性目前處于試驗(yàn)開發(fā)階段。國(guó)內(nèi)水平井完井及采油技術(shù)近幾年發(fā)展較快，但起步晚，完井方式單一，與各類油藏適應(yīng)性不強(qiáng)。大多采用固井射孔完井，但由于固井質(zhì)量難以保證，不利于特殊復(fù)雜油氣藏提高產(chǎn)能和采收率，特別是油田開發(fā)后期由于油層壓力下降，全井固井完井易造成油層污染，而且施工周期長(zhǎng)、費(fèi)用高。2.6水平井分段完井技術(shù)2.6.1管外封隔分段防砂先期完井工藝的研究遼河油田除了5口水平井井采用了固井射孔完井方式以外，水平井全部采用篩管或襯管完井，篩管或襯管正對(duì)水平段的砂巖段（油層），而對(duì)于水平段中泥巖段采取的做法是用同鋼級(jí)同壁厚的套管進(jìn)行分隔，水平段同一壓力系統(tǒng)，沒有嚴(yán)格分隔，導(dǎo)致注采不均、動(dòng)用不均、熱能利用不均，同時(shí)也使水平段分層（段）注配汽、壓裂、酸化、解堵、堵水等措施應(yīng)用受到限制，影響水平井長(zhǎng)期穩(wěn)定開發(fā)與生產(chǎn)。因此必須開展管外封隔分段防砂先期完井工藝的研究，利用管外封隔器、篩管和同鋼級(jí)同壁厚的套管根據(jù)地質(zhì)和工程及作業(yè)的要求，將水平段分隔成幾段，以適應(yīng)后期分層處理要求（見圖2-7）。圖2-7管歪封隔分段防砂先期完井圖2.6.2工藝結(jié)構(gòu)套管外封隔器主要由橡膠筒、中心管、閥箍等組成（見圖2-8）。可直接與套管串連接；橡膠筒是一種帶有軟金屬片疊加成的加強(qiáng)層與橡膠硫化一體的可承受高壓的的可膨脹密封元件；閥箍上裝有兩只斷開桿和三個(gè)并列串連在一起的控制閥，在施工中閥系可以準(zhǔn)確的控制封隔器座封，不會(huì)提前座封或由于座封壓力過大而脹破膠筒；閥箍中還有過濾裝置，確保鉆井液中的各種顆粒物不會(huì)堵塞閥孔及進(jìn)液通道。圖2-8套管外封隔器2.6.3工作原理（1）基本作用原理根據(jù)帕斯卡流體力學(xué)原理：“在一個(gè)平衡的流體中，由于外部施加的壓力而引起分壓力在整個(gè)流體內(nèi)部各部分是均勻變化的”。套管外封隔器正是應(yīng)用這一原理。當(dāng)封隔器內(nèi)膨脹到一定壓力后，其外部壓力（壓差）的增減都會(huì)引起內(nèi)部壓力的相應(yīng)變化，外部壓差增加封隔器對(duì)井壁的密封壓力也成比例增加，封隔器的膨脹壓力達(dá)到一定后就能隨著環(huán)空壓差的變化而變化，封隔器承受環(huán)空壓差能力與環(huán)形間隙大小是成反比關(guān)系。（2）膨脹原理頂替膠塞通過封隔器中心管及閥接頭時(shí)將斷開桿打斷，（如果無膠塞通過應(yīng)事先將斷開桿卸掉），當(dāng)頂替膠塞碰壓或運(yùn)行到阻流板時(shí)，在套管內(nèi)形成密封并蹩壓時(shí)，井內(nèi)流經(jīng)閥箍的進(jìn)液孔、濾網(wǎng)，進(jìn)入鎖緊閥，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)鎖緊閥上的銷釘被剪斷，鎖緊閥打開，同時(shí)單流閥也打開，井內(nèi)流體經(jīng)限壓閥進(jìn)入中心管與膠筒間的膨脹腔內(nèi)，在壓力作用下封隔器膨脹變形與井壁緊密接觸形成密封。當(dāng)膨脹腔內(nèi)的壓力達(dá)到一定時(shí)，限壓閥銷釘剪斷，限壓閥便會(huì)關(guān)閉，將進(jìn)液孔堵死，此時(shí)套管內(nèi)壓力的大小對(duì)封隔器膨脹腔內(nèi)的壓力無任何影響，實(shí)現(xiàn)安全密封；當(dāng)井口放壓為零后，鎖緊閥自動(dòng)鎖緊，實(shí)現(xiàn)永久性關(guān)閉，以后的井下的各種壓力作業(yè)不會(huì)影響封隔器的工作狀態(tài)。2.6.4工藝原理此項(xiàng)完井技術(shù)可用于造斜段須要卡封水層或氣層的情況。在完井管柱中將管外封隔器與割縫襯管完井技術(shù)結(jié)合在一起，根據(jù)油藏膠結(jié)程度在水平段下入割縫襯管，上部接兩級(jí)管外封隔器，一級(jí)卡封在目的層與上部水層或氣層之間的夾層處，另一級(jí)封隔器卡封在上層套管內(nèi)。這種完井方式可以按層段進(jìn)行作業(yè)和生產(chǎn)控制。2.6.5技術(shù)特點(diǎn)（1）適用范圍廣，可用于各種條件的油氣井，如深井、超深井、定向井、水平井15及開窗側(cè)鉆井，施工操作簡(jiǎn)便，不改變?cè)┕すに嚦绦颍唬?）專門設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度、高韌性膠筒子在工作時(shí)可隨井徑和井下壓差變化而變化，確保環(huán)空形成可靠密封橋堵；（3）先進(jìn)的控制閥系統(tǒng)能可靠地保護(hù)和準(zhǔn)確地控制封隔器的安全座封與工作；（4）具有良好的耐高溫性能，耐高溫可達(dá)150℃-170℃；（5）選用高鋼級(jí)高壁厚中心管及先進(jìn)的硫化工藝、確保井下長(zhǎng)壽命適用；（6）根據(jù)不同井徑，設(shè)計(jì)生產(chǎn)了不同規(guī)格不同膠筒直徑的工具，以滿足各種復(fù)雜井的需要。2.7國(guó)外分段完井用封隔器調(diào)研（1）遇油膨脹封隔器不需要借助復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)或壓力來座封，不需要卡瓦來錨定井壁。它是由一種特殊加工過的橡膠而制成。在經(jīng)過一定時(shí)間的柴油或其它有機(jī)油類的浸泡后會(huì)自行膨脹。由于它的膨脹系數(shù)很高，它所產(chǎn)生的膨脹力可以將它自己牢牢地貼在井壁并能夠產(chǎn)生很好的密封作用。它所能承受的壓差可以根據(jù)需要進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。通過加長(zhǎng)它的長(zhǎng)度就能夠提高它的密性能和承壓能力。對(duì)于水平井裸眼段來說，它具有其他種類封隔器無法比擬的優(yōu)越性。遇油膨脹封隔器可以分隔裸眼不同層段，能在柴油和原油中膨脹。它不需要壓力坐封，所以滑套可以在打開的狀態(tài)下下入井中。原理:橡膠吸收碳?xì)浠衔锱蛎?。Swellpacker系統(tǒng)在遇油膨脹后可以密封套管環(huán)空，最適應(yīng)用于裸眼井中。該系統(tǒng)提供僅需一次下放就實(shí)現(xiàn)完井,建立有效的產(chǎn)層隔離效果。它沒有活動(dòng)部件并且不需要井底或者地面的啟動(dòng)。（2）遇水膨脹封隔器層間封隔系統(tǒng)―――實(shí)現(xiàn)完全的層間間隔遇水膨脹封隔器層間封隔系統(tǒng)是由Easywell經(jīng)過大量試驗(yàn)研究測(cè)試生產(chǎn)出的一種特殊的遇水膨脹，橡膠彈性材料工具．此彈性材料以最新的新聚合體公式為基礎(chǔ)，利用了滲透原理達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定性和性能可靠性．在井中，遇水膨脹封隔器層間封隔系統(tǒng)200％膨脹，密封管子的環(huán)空以達(dá)到隔離效果．一旦使用，橡膠會(huì)保持它的彈性，遇水膨脹封隔器移動(dòng)時(shí)會(huì)隨著地層改變同時(shí)保持密封的完整性。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)不規(guī)則井眼達(dá)到較好的密封；不需要固井和射孔；減少井下機(jī)械動(dòng)作和相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)產(chǎn)油區(qū)更有效的隔離；減少井的費(fèi)用；增加正常操作時(shí)間；下入摩阻小。特點(diǎn)：3m或5m的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件長(zhǎng)度；可以在任何基管上使用；提供堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，沒有活動(dòng)得零件；不需要特殊的安裝，只需要簡(jiǎn)單測(cè)量一下封隔器的外徑，合理配長(zhǎng)，下入即可；可保持套管的完整性；水基泥槳和油基泥槳都可使用；具有自動(dòng)修復(fù)不受其它因素影響的能力；應(yīng)用和安裝：遇水膨脹封隔器層間封隔系統(tǒng)適用于各種井．如今的應(yīng)用包括：注水井；固井或射孔井替代；增產(chǎn)井；裸眼和套管井的跨接；智能完井；控水井；分支井；膨脹管系列應(yīng)用。2.7.1水泥漿坐封分段完井管柱(1)結(jié)構(gòu)組成：該管柱由尾管懸掛器，旋轉(zhuǎn)接頭，扶正器，套管外封隔器，K341坐封封隔器，滑套，球座及配套輔助工具組成（見圖2-9）；結(jié)構(gòu)原理及過程：下完井管柱；反循環(huán)替泥漿清洗井眼；坐封懸掛器,并丟手上提內(nèi)管柱到設(shè)計(jì)位置；正打壓坐封內(nèi)管柱封隔器,提高壓力打掉球座；正循環(huán)水泥漿到設(shè)計(jì)返高,碰壓及自鎖形成堵塞；反循環(huán)打壓,用水泥漿坐封ECP；提高壓力,利用膠塞作用推動(dòng)滑套打開,形成通道反洗井替出剩余水泥漿；解封內(nèi)管柱封隔器,上提并起出內(nèi)管柱。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)分段完井，可采取選擇性增產(chǎn)措施，保護(hù)油層不受污染，完井管柱壽命長(zhǎng)，但施工風(fēng)險(xiǎn)大。圖2-9水泥漿坐封示意柱圖（2）結(jié)構(gòu)組成：該管柱由尾管懸掛器，旋轉(zhuǎn)接頭，扶正器，套管外封隔器，K341坐封封隔器，定壓開關(guān)，回壓閥及配套輔助工具組成（見圖2-10）。結(jié)構(gòu)原理：下完井管柱；反循環(huán)替泥漿清洗井眼；坐封懸掛器,并丟手上提內(nèi)管柱到設(shè)計(jì)位置；正打壓坐封內(nèi)管柱封隔器；繼續(xù)正打壓,坐封ECP；泄壓，解封內(nèi)管柱封隔器,上提并起出內(nèi)管柱。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)分段完井，可采取選擇性增產(chǎn)措施，保護(hù)油層不受污染，完井封隔器應(yīng)用受閥系控制，施工風(fēng)險(xiǎn)小。圖2-10水泥漿坐封示意柱圖2.7.2分段壓裂與分段完井相結(jié)合管柱結(jié)構(gòu)組成：該管柱由尾管懸掛器，扶正器，套管外封隔器，滑套，球座及配套輔助工具組成（見圖2-11）。結(jié)構(gòu)原理：下完井管柱；投第一個(gè)鋼球，地面泵車打壓坐封全部套管外封隔器；投第二個(gè)鋼球，地面泵車打壓打開第一級(jí)滑套，實(shí)施壓裂、酸化；投第三個(gè)鋼球，地面泵車打壓打開第二級(jí)滑套，實(shí)施壓裂、酸化；投第四個(gè)鋼球，地面泵車打壓打開第三級(jí)滑套，實(shí)施壓裂、酸化；投第五個(gè)鋼球，地面泵車打壓坐封尾管懸掛器、丟手；返排出所有鋼球，起出丟手上部管柱，施工完成。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一次管柱完成分段完井、壓裂、酸化，節(jié)約建井周期，通過滑套開和關(guān)，實(shí)現(xiàn)選擇性生產(chǎn)。圖2-11分段壓裂與分段完井相結(jié)合管柱示意柱圖2.7.3分段注汽與分段完井相結(jié)合管柱圖2-12分段注汽與分段完井相結(jié)合管柱示意柱圖結(jié)構(gòu)組成：該管柱由尾管懸掛器，扶正器，套管外封隔器，蒸汽傘，注汽閥及配套輔助工具組成（見圖2-12）。結(jié)構(gòu)原理：下完井管柱；投鋼球，地面泵車打壓坐封尾管懸掛器、丟手；下分段注汽管柱，正常注汽，套管外扶正器自動(dòng)扶正，封隔器及蒸汽傘自行作用，實(shí)現(xiàn)分段完井與分段注汽。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：套管外封隔器、蒸汽傘、扶正器隨溫度變化自行起作用。2.7.4管外封隔器設(shè)計(jì)（1）擴(kuò)張式管外封隔器主要用于較復(fù)雜油氣井固井工程中，對(duì)改善和提高油氣井固井質(zhì)量有明顯作用，也可用于裸眼井永久性封隔與橋堵實(shí)現(xiàn)分段完井，與滑套開關(guān)配套應(yīng)用實(shí)現(xiàn)分段完井與分段壓裂、酸化。特點(diǎn)：施工操作簡(jiǎn)單，不需改動(dòng)原施工工藝；適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各種不同條件的油氣井；）閥系統(tǒng)可以有效可靠地保護(hù)和準(zhǔn)確控制工具安全座封。圖2-13擴(kuò)張式膠筒套管外封隔器擴(kuò)張式膠筒結(jié)構(gòu)：擴(kuò)張式封隔器膠筒是以高彈性高強(qiáng)度不銹鋼帶作骨架層（可取式），或以軟鋼帶作骨架層（永久式，主要用于固井和永久性封隔）的三層結(jié)構(gòu)膠筒（見圖2-13）。擴(kuò)張式膠筒特點(diǎn)：擴(kuò)張系數(shù)大，用小直徑膠筒可以封隔大直徑井眼；容易擴(kuò)張和收縮，即易座封和解封；耐溫等級(jí)高：125℃～150℃，特殊要求可達(dá)180℃；承壓差大；殘余變形??；對(duì)井眼適應(yīng)性強(qiáng)，可用于套管變形井和裸眼井的工藝措施中；座封可靠；可重復(fù)使用（指地層測(cè)試方面）。（2）高溫管外封隔器結(jié)構(gòu)組成：上接頭，中心管，液缸，擋環(huán)，膠筒組件，錐體，扶正體，下接頭（見圖2-14）。結(jié)構(gòu)原理：隨溫度變化自動(dòng)密封和扶正。圖2-14高溫管外封隔器結(jié)構(gòu)組成：上接頭，中心管，雙級(jí)液缸，擋環(huán)，膠筒組件，錐體，扶正體，下接頭（見圖2-15）。結(jié)構(gòu)原理：隨溫度變化自動(dòng)密封和扶正。圖2-15高溫管外封隔器2.7.5尾管懸掛器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組成：上接頭，液缸套，活塞，銷釘，控位環(huán)，坐封體，下中心管，錐體，卡瓦，卡瓦座，爪簧等部件組成（見圖2-16）。工作原理：投球打壓，活塞推動(dòng)控位環(huán)，錐體撐開卡瓦，進(jìn)一步壓縮密封件，爪簧移位，實(shí)現(xiàn)丟手，完成全過程。圖2-16尾管懸掛器2.7.6坐封管柱設(shè)計(jì)及坐封方式實(shí)驗(yàn)分析坐封管柱以K341擴(kuò)張式封隔器為主。擴(kuò)張式封隔器膠筒是以高彈性高強(qiáng)度不銹鋼帶作骨架層（可取式），擴(kuò)張系數(shù)大，用小直徑膠筒可以封隔大直徑井眼容易擴(kuò)張和收縮，即易座封和解封。2.8本章小結(jié)通過水平井完井方式優(yōu)選及完井技術(shù)的研究，了解到水平井常用的水平井方式有割縫襯管完井方式，射孔完井方式，管外封隔器(ECP)完井方式，水平井礫石充填防砂完井，可膨脹式襯管完井。第3章水平井舉升工藝技術(shù)研究常規(guī)有桿泵技術(shù)應(yīng)用于水平井開采時(shí)，由于井斜、方位角變化等作用將會(huì)造成抽油泵漏失加劇、泵效下降。同時(shí)，由于管桿間不可避免的要發(fā)生運(yùn)動(dòng)接觸，引起磨損現(xiàn)象，造成設(shè)備損壞，產(chǎn)生的摩擦阻力使下行阻力增大，嚴(yán)重時(shí)造成抽油桿下行滯后于抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)，無法維持生產(chǎn)。同時(shí)，由于缺乏可與水平井配套使用的泄油器，造成水平井作業(yè)時(shí)管柱無法泄油，井場(chǎng)污染嚴(yán)重，并使作業(yè)危險(xiǎn)性增加。針對(duì)這些問題，本課題進(jìn)行了抽油桿、管柱配套工具研制工作，同時(shí)進(jìn)行了油井管、桿柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)研究，對(duì)其進(jìn)行了恰當(dāng)?shù)慕鉀Q。針對(duì)稠油水平井生產(chǎn)所具有的初期產(chǎn)量大、井底溫度高的特點(diǎn)，我們進(jìn)行了抽油泵耐高溫、大排量工藝研究。研制了從83mm-140mm泵徑的高溫水平井系列抽油泵。在抽油泵中采用機(jī)械強(qiáng)制啟閉游動(dòng)閥與導(dǎo)向式固定閥解決了井斜對(duì)抽油泵工作性能的負(fù)面影響，并通過優(yōu)化工作間隙解決了高溫卡泵問題，針對(duì)油井出砂問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了防砂卡柱塞，并進(jìn)行了相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作。3.1水平井舉升技術(shù)完善研究與應(yīng)用水平井有桿泵舉升技術(shù)完成了水平井有桿泵防偏磨技術(shù)研究、水平井泵非接觸式彈性間隙密封技術(shù)研究、水平井泵強(qiáng)制閉合固定閥組的研究、水平井桿柱防偏磨技術(shù)研究等一系列配套技術(shù)的研究開發(fā)，成功解決了水平井、出砂水平井的舉升難題。3.1.1抽油泵3.1.1.1完善水平井大泵實(shí)現(xiàn)特種功能考慮到水平井高溫、含水、大排量、含氣等工況特點(diǎn)，我們制定了抽油泵完善方案，對(duì)泵筒、柱塞、閥球、閥座等關(guān)鍵部件的材質(zhì)選擇及加工工藝等進(jìn)行了優(yōu)選。早在2005年，我們便已經(jīng)在水平井抽油泵的研制上取得了技術(shù)進(jìn)展，該泵型在游動(dòng)閥與固定閥上均采用了強(qiáng)制開—關(guān)閉結(jié)構(gòu)，可解決井斜、氣鎖和閃蒸的影響，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：（1）游動(dòng)閥采用機(jī)械啟閉式滴狀閥，拉桿的上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)其開啟和關(guān)閉。不受井斜和氣體的影響，可提高泵的充滿程度和泵效。（2）固定閥也采用強(qiáng)制啟閉式結(jié)構(gòu)，不受井斜影響，下沖程時(shí)固定閥能迅速關(guān)閉。在2007年底，根據(jù)輪吞吐后后期出現(xiàn)的大排量水平井出砂嚴(yán)重的現(xiàn)狀，我們對(duì)原泵型進(jìn)行了進(jìn)一步的技術(shù)完善工作。通過開展間隙密封方式研究，設(shè)計(jì)了溝槽密封方式，在保證抽油泵漏失量的情況下，可采取較大的間隙生產(chǎn)，由于大間隙以及溝槽具有的刮砂特性，這一密封方式的抽油泵具有很強(qiáng)的抗砂卡特性(圖3-1)。圖3-1溝槽密封方式目前已經(jīng)對(duì)這種密封方式進(jìn)行了室內(nèi)漏失量試驗(yàn)以及11井次驗(yàn)證性現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，均取得了預(yù)期的試驗(yàn)效果。對(duì)其它密封方式我們也進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)研究工作，并設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一種多級(jí)密封柱塞結(jié)構(gòu)（圖3-2），該種柱塞通過適當(dāng)增加密封段與閥組數(shù)量，并采用螺旋防砂結(jié)構(gòu)等方式解決油井出砂問題，也收到了較好的使用效果。圖3-2水平井抽油泵示意圖針對(duì)原抽油泵泵體最大外徑過大，施工過程煩瑣等問題，我們對(duì)抽油泵進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，進(jìn)一步縮小了抽油泵的最大外徑（見表3-1、表3-2）。表3-1大泵系列技術(shù)參數(shù)表泵徑（mm）沖程（mm）最大外徑（mm）連接油管（mm）連接抽油（mm）適用井斜（°）83810888.925/脫接器7095812711425/脫接器70108813211425/脫接器55120813211425/脫接器55140815611425/脫接器55表3-2其它技術(shù)參數(shù)序號(hào)名稱技術(shù)參數(shù)1泵徑系列83、95、108、120、140mm2最大沖數(shù)8000mm3間隙0.20-0.22（參考國(guó)外泵）4泵筒處理方法鍍鉻5泵筒內(nèi)表面硬度≧HRC626泵筒處理層平均厚度≧0.10mm7柱塞總成長(zhǎng)度1300/1300mm8柱塞處理方法Ni-Cr-B-Fe-Si合金粉末噴焊（Ni含量大于80%）9柱塞表面硬度HRC5810柱塞處理層厚度≧0.3mm11閥球直徑（游動(dòng)/固定）70/83（108泵）、83/95(120泵)、95/95（140泵）12輔助功能防氣、防砂、防止井斜影響（95mm一下泵）13脫接器工作方式往復(fù)對(duì)接自鎖3.1.1.2完善脫接器，提高工作可靠性與耐磨能力脫接器研制工作開始于2002年，當(dāng)時(shí)的研制目的是配套“浮環(huán)泵或軟柱塞泵”，在此基礎(chǔ)上，大泵脫接器研制工作開始于2003年，與大泵研制工作同期進(jìn)行（見圖3-3）。2002-2004年，各種規(guī)格的脫接器使用數(shù)量超過1000支，其中83mm以上規(guī)格大泵的使用數(shù)量為50支左右。脫接器在使用中出現(xiàn)問題的有7井次（其中120mm大泵2井次），事后對(duì)出現(xiàn)的問題都進(jìn)行了改進(jìn)。最近一次改進(jìn)工作為2007年4月，針對(duì)深井試驗(yàn)中出現(xiàn)的抗剪切強(qiáng)度不足的問題，在脫接器中采用了剪切力釋放縮徑，目前在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中尚未出現(xiàn)新的技術(shù)問題。總長(zhǎng)度：460mm；連接螺紋：CYG25；抗拉力：大于500KN（累計(jì)進(jìn)行了5次抗拉試驗(yàn)）。圖3-3脫結(jié)器改進(jìn)前后對(duì)比3.1.1.3水平井有桿泵防偏磨技術(shù)研究（1）工作原理系統(tǒng)構(gòu)成水平井泵整體結(jié)構(gòu)示意圖見圖3-4。上沖程時(shí)，由中心桿3、半球6、導(dǎo)向塊7等組成的柱塞固定組件隨抽油桿上行，浮動(dòng)閥座5與半球6之間接觸形成多級(jí)密封，并帶動(dòng)由密封單元2、壓套4、浮動(dòng)閥座5組成的浮環(huán)組件上行，密封單元2與泵筒1之間形成多級(jí)密封，形成抽吸能力，同時(shí)固定凡爾球10在井底壓力作用下開啟，井液進(jìn)入泵筒1內(nèi)柱塞下腔。下沖程時(shí)，由中心桿3、半球6、導(dǎo)向塊7等組成的柱塞固定組件隨抽油桿下行，由密封單元2、壓套4、浮動(dòng)閥座5組成的浮環(huán)組件相對(duì)上行，浮動(dòng)閥座5與半球6之間離開形成通道，同時(shí)固定凡爾球10關(guān)閉，柱塞下井液通過導(dǎo)向塊7與泵筒1之間的流道、浮動(dòng)閥座5與半球6之間的流道、壓套4與中心桿3之間的環(huán)形流道越過單級(jí)密封單元上行，之后逐級(jí)上行進(jìn)入油管內(nèi)。圖3-4水平井泵整體結(jié)構(gòu)示意圖（2）技術(shù)原理突破現(xiàn)有水平井泵的基本結(jié)構(gòu)，采用多級(jí)游離密封結(jié)構(gòu)柱塞，采用相互獨(dú)立的多級(jí)密封單元，各級(jí)之間相互獨(dú)立，并強(qiáng)開強(qiáng)閉合，消除井斜對(duì)游動(dòng)閥組的影響，單體密封單元與中心桿及桿柱之間處于游離狀態(tài)，水平段舉升時(shí)，桿柱的偏心力作用于導(dǎo)向塊，由導(dǎo)向塊承受偏磨，可有效消除井下泵密封單元的偏磨。柱塞的整體結(jié)構(gòu)采用多級(jí)密封、各級(jí)之間相互獨(dú)立、強(qiáng)開強(qiáng)閉，靠上下沖程的作用實(shí)現(xiàn)多級(jí)游動(dòng)閥組的機(jī)械開啟和閉合，有效解決了大井斜產(chǎn)生的重力偏移對(duì)游動(dòng)閥組的影響，并具有防氣功能。3.1.2抽油桿柱隨著水平井、側(cè)鉆水平井、大斜度定向井、叢式井在遼河油田逐年增多，這些井由于井身結(jié)構(gòu)原因造成采油過程中抽油桿管偏磨的問題日漸突出，有些油井甚至被迫關(guān)井停產(chǎn)，由于抽油機(jī)井桿、管偏磨問題造成修井作業(yè)的油井不在少數(shù)，且呈逐年嚴(yán)重的趨勢(shì)。而以往的措施，主要是安裝各種抽油桿扶正器，治理的手段單一，缺少預(yù)防措施，主要原因是對(duì)抽油機(jī)井桿、管偏磨機(jī)理沒有一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，采取的措施有效率偏低，因此搞清楚抽油機(jī)井桿、管偏磨機(jī)理是有效預(yù)防和治理?xiàng)U、管偏磨的關(guān)鍵。（1）造成偏磨的原因①對(duì)于水平井、側(cè)鉆水平井、大斜度定向井、叢式井抽油桿在上、下沖程往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)與油管接觸而產(chǎn)生磨損，尤其是全角變化率大的地方現(xiàn)場(chǎng)磨損嚴(yán)重，這種磨損不僅傷害抽油桿接箍，同時(shí)也損壞油管。這樣生產(chǎn)一段時(shí)間后，嚴(yán)重的會(huì)造成桿脫、管漏等事故；②另外，在抽油過程中，抽油桿和油管不斷承受著交變載荷，上沖程時(shí)抽油桿被拉直，而中性點(diǎn)以下部分的油管發(fā)生彎曲；下沖程時(shí)油管受力被拉直而中性點(diǎn)以下部分的抽油桿發(fā)生彎曲，從而導(dǎo)致桿、管磨損甚至失效；③封隔器坐封造成油管彎曲，導(dǎo)致管桿偏磨；④產(chǎn)出液中含有聚合物改變了桿柱的受力狀態(tài)，導(dǎo)致管桿偏磨；⑤抽油系統(tǒng)在工作中，由于桿管在徑向上基本不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，抽油桿有規(guī)律地重復(fù)運(yùn)動(dòng)，造成管桿總是在同一方向、同一部位上發(fā)生摩擦，很容易造成摩擦部位的管桿失效；⑥產(chǎn)出液對(duì)桿管的腐蝕加快了偏磨速度。（2）改善桿、管磨損的常用方法①改變抽油桿接箍材質(zhì)(抽油桿防偏磨器、抗磨接箍)；②旋轉(zhuǎn)抽油桿、油管，分散受磨面，延長(zhǎng)其損壞周期(抽油桿旋轉(zhuǎn)器、油管旋轉(zhuǎn)裝置)；③采取措施消除油管和抽油桿彎曲(在油管上增加尾管數(shù)量,在抽油桿上采用加重桿)；④將油管和抽油桿隔離(抗彎防磨副)；⑤使用防腐劑。3.2管、桿柱配套工具研制研制水平井泄油器，解決水平井檢泵作業(yè)泄油難問題：針對(duì)水平井泄油難的問題，設(shè)計(jì)了一種壓力爆破式泄油器（見圖3-5），內(nèi)置高精度爆破片，爆破壓力分為20MPa、25MPa兩個(gè)等級(jí)，根據(jù)下入深度不同，在地面施加10-15MPa壓力達(dá)到爆破泄油要求，誤差壓力在±1MPa。圖3-5爆破泄油器高強(qiáng)度抽油桿（H、D級(jí))扶正器研制，采用固體潤(rùn)滑原理設(shè)計(jì)具有較高可靠性的滑動(dòng)式抽油桿扶正減摩裝置，提升抽油桿柱在大斜度井段的工作性能：圖3-6滑動(dòng)式抽油桿扶正器結(jié)構(gòu)與工作原理示意圖采用同曲率與固體潤(rùn)滑技術(shù)的設(shè)計(jì)了新穎的“滑動(dòng)式抽油桿扶正器”（見圖3-6）。這種扶正器的摩擦工作面為三個(gè)與油管內(nèi)壁曲率相同的圓弧曲面，外表面采用物理方法吸附有一層光滑致密的金屬固體潤(rùn)滑涂層。在工作過程中，曲面可沿芯軸自動(dòng)轉(zhuǎn)向，確保以一個(gè)工作曲面與油管壁發(fā)生貼合，在固體潤(rùn)滑劑的作用下，可起到避免磨損的作用。這種減摩器，結(jié)構(gòu)緊湊、小巧，減磨效果好，可靠性及施工安全性均高于目前的同類產(chǎn)品，產(chǎn)品規(guī)格能夠滿足從Φ73mm-114mm油管的配套要求。目前已經(jīng)對(duì)這種類型扶正器進(jìn)行了13井次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，表現(xiàn)出了良好的使用效果。3.2.1抽油桿柱綜合防偏磨技術(shù)系統(tǒng)組成及技術(shù)原理（1）抽油機(jī)井抽油桿柱綜合防偏磨技術(shù)系統(tǒng)組成1.抽油桿或抽油光桿；2.抽油桿防脫器；3.抽油桿接箍或防偏磨器；4.油管；5.抽油桿抗彎防磨副；6.抽油桿旋轉(zhuǎn)器；7.柱塞；8.游動(dòng)閥；9.外殼；10固定閥；11.套管；12.油層圖3-7抽油機(jī)井抽油桿柱綜合防偏磨工藝技術(shù)系統(tǒng)組成在抽油過程中抽油桿防脫器與抽油桿旋轉(zhuǎn)器配合使用可實(shí)現(xiàn)抽油桿柱旋轉(zhuǎn)，加之在桿柱上安裝使用抽油桿防偏磨器、抗彎防磨副、抗磨接箍等工具組成油井綜合防偏磨技術(shù)。該技術(shù)中所使用的井下工具安裝簡(jiǎn)單，無須改變地面和井下設(shè)備，原理可靠，理論依據(jù)充分，適用于有一個(gè)或多個(gè)狗腿抽油機(jī)井的采油。井下抽油桿旋轉(zhuǎn)器是一種多功能的井下工具，不但能使抽油桿柱旋轉(zhuǎn)，而且能起到抽油桿井下減震器的作用，具有超沖程效果，提高抽油機(jī)井泵效，延長(zhǎng)檢泵周期。（2）抽油機(jī)井抽油桿柱綜合防偏磨技術(shù)工作原理地面抽油機(jī)提供給抽油系統(tǒng)上、下沖程往復(fù)運(yùn)動(dòng)（見圖3-7）。在上沖程時(shí)，抽油光桿向上運(yùn)動(dòng)，游動(dòng)凡爾關(guān)閉，固定凡爾打開，液柱重量作用在抽油泵柱塞上，在液柱重力作用下抽油桿旋轉(zhuǎn)器的兩端受到拉力而產(chǎn)生上、下兩聯(lián)接件相對(duì)拉長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)；在下沖程時(shí)，抽油光桿向下運(yùn)動(dòng)，游動(dòng)凡爾打開，固定凡爾關(guān)閉，作用在抽油泵柱塞上液柱重量消失，抽油泵柱塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)受到阻力，抽油桿柱重力向下壓，使得抽油桿旋轉(zhuǎn)器的兩端受到壓力而產(chǎn)生上、下兩聯(lián)接件相對(duì)縮短的運(yùn)動(dòng)，其中一端作成撥叉的零件在另一作成軌道零件中運(yùn)動(dòng)，由于軌道的限制，其撥叉在軸向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)繞軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，這一旋轉(zhuǎn)力矩一方面帶動(dòng)抽油泵柱塞順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)可繞軸旋轉(zhuǎn)的抽油桿防脫器與抽油桿旋轉(zhuǎn)器之間的抽油桿柱逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。這樣在抽油機(jī)上、下沖程往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，抽油桿防脫器與抽油桿旋轉(zhuǎn)器之間的抽油桿柱便產(chǎn)生間歇式地旋轉(zhuǎn)。在抽油桿柱上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，分布在桿柱中的抽油桿防偏磨器的滾輪多個(gè)與油管內(nèi)壁接觸形成滾動(dòng)摩擦，有效地避免抽油桿接箍磨損，保護(hù)油管；并在抽油桿柱易彎曲失穩(wěn)處和油井“狗腿”處安裝抽油桿防彎抗磨副，來避免抽油桿由于彎曲失穩(wěn)所造成的磨損等傷害。（3）抽油桿旋轉(zhuǎn)器利用抽油桿防脫器、旋轉(zhuǎn)器在抽油桿柱上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)下使得抽油桿柱旋轉(zhuǎn)，就能夠提高抽油桿使用壽命，并具有防止抽油桿脫扣的功能（該方法已申報(bào)中國(guó)發(fā)明專利）。常規(guī)的抽油桿接箍長(zhǎng)時(shí)間地在油管內(nèi)壁的固定地點(diǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使油管被磨成溝槽、抽油桿接箍偏磨而造成管漏和桿脫。技術(shù)特點(diǎn)①它是的一項(xiàng)具有創(chuàng)新性的采油技術(shù)成果；②利用防脫器和井下抽油桿旋轉(zhuǎn)器的組合使抽油桿柱旋轉(zhuǎn)，有效地解決了抽油桿偏磨問題；③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，耐磨、耐高溫、耐腐蝕；④防抽油桿脫扣；⑤有使抽油泵柱塞旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)，提高泵效，防止卡泵；⑥用壽命高，不易損壞；⑦須改變?cè)械牡孛婧途略O(shè)備。技術(shù)參數(shù)：最大外徑:φ46mm；總有效長(zhǎng)度:610mm；強(qiáng)度等級(jí)：I級(jí)；適用油管：21/2″，3″兩端連接抽油桿：3/4″，7/8″，1″；重量：6.3kg6.5kg7.8kg。（4）抽油桿防偏磨器隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展提高，定向井、叢式井及水平井的數(shù)量逐年增加。為了對(duì)這樣大斜度井進(jìn)行有桿泵機(jī)械采油，防止抽油桿接箍對(duì)油管的磨損，防止由磨損所帶來的對(duì)油管的傷害，以及防止由磨損所引起的機(jī)采系統(tǒng)能耗的增加，都要求安裝抽油桿扶正裝置。滾輪Ⅱ型抽油桿扶正器是替代滾輪式扶正器的一種井下工具。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得它具有高強(qiáng)度、長(zhǎng)效的特點(diǎn)（使用壽命可達(dá)2個(gè)檢泵周期）。常規(guī)的滾輪式扶正器軸向尺寸大，不能解決其對(duì)油管的傷害。這是因?yàn)槠錆L輪長(zhǎng)時(shí)間在油管內(nèi)壁的固定地點(diǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使油管被磨成溝槽而造成傷害。滾輪Ⅱ型抽油桿扶正器，由于采用四排每排三個(gè)小滾輪的結(jié)構(gòu)，與油管內(nèi)壁形成多點(diǎn)接觸，大大地減小了扶正器對(duì)油管的傷害，同時(shí)減少了由于抽油桿接箍磨損所造成其斷脫事故的發(fā)生頻率。該工具為金屬結(jié)構(gòu)，具有承受較大徑向載荷的能力，可適用于各種井況。滾輪Ⅱ型抽油桿扶正器將對(duì)延長(zhǎng)油井免修期、降低機(jī)采系統(tǒng)能耗起到積極的作用。（5）抗彎防磨副工作原理：結(jié)構(gòu)見圖3-8，它的工作原理是：滑套在抽油桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)中自動(dòng)定位于油管內(nèi)壁的合適位置處，摩擦桿在隨抽油桿柱上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)中與滑套形成摩擦副，這樣就將抽油桿與油管之間的摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)榭鼓ジ钡幕缀湍Σ翖U之間的摩擦，從根本上改善桿管磨損。而滑套內(nèi)壁具有堅(jiān)硬耐磨層，摩擦桿外表面經(jīng)熱噴涂處理也具有較高的耐磨性，摩擦桿與滑套之間的摩擦副具有高的磨損壽命，同時(shí)摩擦桿制作成空心桿具有高的抗彎性能，防止在抽油過程中彎曲對(duì)油管造成傷害。技術(shù)特點(diǎn)：①偏磨